120系列幕墙计算书解析.docx
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120系列幕墙计算书解析
玻璃抗风压计算书
基本参数:
分格B×H=2.350（m）×1.500（m）
抗震七度设防
（一）风荷载设计值：
1.风荷载标准值计算:
设计按50年一遇风压计算
Wk:
作用在玻璃上的风荷载标准值（kN/m2）
Wo:
郑州30年一遇十分钟平均最大风压:
0.400kN/m2
根据现行<<建筑结构荷载规范>>GBJ9-87附图
（全国基本风压分布图）中数值采用
βz:
瞬时风压的阵风系数:
取2.25
μs:
风荷载体型系数:
1.5
μz:
8.000m高处风压高度变化系数:
μz=1.000
Wk=βz×μz×μs×W0（5.2.2）
=2.25×1.000×1.5×0.400
=1.35kN/m2
2.风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/m2
rw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96（5.1.6）条规定采用
W=rw×Wk=1.4×1.35=1.89kN/m2
（二）、玻璃的选用与校核:
本工程选用玻璃种类为:
浮法玻璃
1.玻璃面积:
B:
玻璃分格宽:
1.500m
H:
玻璃分格高:
2.350m
A:
玻璃板块面积:
A=B×H
=2.350×1.500
=3.525m2
2.玻璃板块自重:
GAk:
玻璃板块平均自重:
t:
玻璃板块厚度:
10.0mm
玻璃的体积密度为:
25.6（KN/M3）按5.2.1采用
GAk=25.6×t/1000
=25.6×10.0/1000
=0.256kN/m2
3.垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:
αmax:
水平地震影响系数最大值:
0.080
qEAk:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用（kN/m2）
qEAk=3×αmax×GAk
=3×0.080×0.256
=0.061kN/m2
rE:
地震作用分项系数:
1.3
qEA:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN/m2）
qEA=rE×qEAk
=1.3×qEAK
=1.3×0.061
=0.079kN/m2
4.玻璃的强度计算:
校核依据:
σ≤ｆg=28.000N/mm2
q:
玻璃所受组合荷载:
a:
玻璃短边边长:
1.500m
b:
玻璃长边边长:
2.350m
t:
玻璃厚度:
10.0mm
ψ:
玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查
表5.4.1得:
0.0804
σw:
玻璃所受应力:
采用Sw+0.6SE组合:
q=W+0.6×qEA
=1.89+0.6×0.079
=1.94kN/m2
σw=6×ψ×q×a2×1000/t2
=6×0.0804×1.94×12×1000/102
=21.06N/mm2
21.06N/mm2≤ｆg=28.000N/mm2
玻璃的强度满足
（三）.玻璃最大面积校核:
Azd:
玻璃的允许最大面积（m2）
Wk:
风荷载标准值:
1.35kN/m2
t:
玻璃厚度:
10.0mm
α1:
玻璃种类调整系数:
1.000
A:
计算校核处玻璃板块面积:
3.525m2
Azd=0.3×α1×（t+t2/4）/Wk（6.2.7-1）
=0.3×1.000×（10.0+10.02/4）/1.35
=7.78m2
A=3.525m2≤Azd=7.78m2
可以满足使用要求
三、幕墙杆件计算:
幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：
1.选料:
（1）风荷载线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）
qw:
风荷载线分布最大荷载集度设计值（kN/m）
rw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
Wk:
风荷载标准值:
1.48KN/m2
B:
幕墙分格宽:
1.000m
qw=1.4×Wk×B
=1.4×1.48×1.0
=2.072kN/m
（2）立柱弯矩:
Mw:
风荷载作用下立柱弯矩（kN·m）
qw:
风荷载线分布最大荷载集度设计值:
2.072（kN/m）
Hsjcg:
立柱计算跨度:
3.0m
Mw=qw*hsjcg^2/8
=2.072×3.0^2/8
=2.331kN·m
qEA:
地震作用设计值（KN/M2）:
qEAK:
地震作用标准值（KN/M2）:
0.037kN/m2
γE:
幕墙地震作用分项系数:
1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.037
=0.0481kN/m2
qE：
水平地震作用线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）
qE=qEA×B
=0.0481×1.0
=0.0481KN/m
ME:
地震作用下立柱弯矩（kN·m）:
ME=qE×HSjcg^2/8
=0.0481×3.0^2/8
=0.054kN·m
M:
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩（kN·m）
采用Sw+0.6SE组合
M=Mw+0.6×ME
=2.331+0.6×0.054
=2.363kN·m
（3）W:
立柱抗弯矩预选值（cm3）
W=M×103/1.05/84.2
=2.363×103/1.05/84.2
=26.73cm3
qWk:
风荷载线分布最大荷载集度标准值（kN/m）
qwk=Wk×B
=1.48×1.0
=1.48kN/m
qEk:
水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（kN/m）
qEk=qEAk_M×B
=0.0481×1.0
=0.0481kN/m
（4）I1,I2:
立柱惯性矩预选值（cm4）
I1=900×（qwk+0.6×qEk）×Hsjcg^3/384/0.7
=47.405cm4
I2=5000×（qwk+0.6×qEk）×Hsjcg^3/384/0.7
=31.6cm4
选定立柱惯性矩应大于:
31.6cm4
2.选用立柱型材的截面特性:
选用系列:
120
铝型材强度设计值:
84.200N/mm2
铝型材弹性模量:
E=7×106N/cm2
X轴惯性矩:
Ix=250cm4
Y轴惯性矩:
Iy=136cm4
X轴抵抗矩:
Wx1=41.7cm3
X轴抵抗矩:
Wx2=38.86cm3
型材截面积:
A=12.81cm2
型材计算校核处壁厚:
t=3.500mm
型材截面面积矩:
Ss=29.778cm3
塑性发展系数:
γ=1.05
3.幕墙立柱的强度计算:
校核依据:
N/A+m/γW≤ｆa=84.200N/mm2（拉弯构件）（5.5.3）
B:
幕墙分格宽:
1.0m
GAk:
幕墙自重:
400N/m2
幕墙自重线荷载:
Gk=400×Wfg/1000
=400×1.0/1000
=0.400kN/m
NK:
立柱受力:
Nk=Gk×Hsjcg
=0.400×3.00
=1.2kN
N:
立柱受力设计值:
rG:
结构自重分项系数:
1.2
N=1.2×1.2
=1.44kN
σ:
立柱计算强度（N/mm2）（立柱为拉弯构件）
N:
立柱受力设计值:
1.44kN
A:
立柱型材截面积:
12.81cm2
m:
立柱弯矩:
2.363kN·m
Wx2:
立柱截面抗弯矩:
38.86cm3
γ:
塑性发展系数:
1.05
σ=N×10/A+M×103/1.05/Wx2
=1.44×10/12.81+2.363×103/1.05/38.86
=59.04N/mm2
59.04N/mm2≤ｆa=84.200N/mm2
立柱强度可以满足
4.幕墙立柱的刚度计算:
校核依据:
Umax≤[U]=20mm且Umax≤L/180（5.5.5）
Umax:
立柱最大挠度
Umax=5×（0.981+0.6×0.072）×Hsjcg^4×1000/384/0.7/Ix
立柱最大挠度Umax为:
2.06mm≤20mm
Du:
立柱挠度与立柱计算跨度比值:
Hsjcg:
立柱计算跨度:
3.000m
Du=U/Hsjcg/1000
=2.06/3.000/1000
=0.0006≤1/180
挠度可以满足要求
5.立柱抗剪计算:
校核依据:
τmax≤[τ]=48.900N/mm2
（1）Qwk:
风荷载作用下剪力标准值（kN）
Qwk=wk*Hsjcg*B/2
=1.48*3.0*1.00/2
=2.22kN
（2）Qw:
风荷载作用下剪力设计值（kN）
Qw=1.4×Qwk
=1.4×2.22
=3.108kN
（3）QEk:
地震作用下剪力标准值（kN）
Qek=Qeak_m*Hsjcg*B/2
=0.0481*3.0*1.0/2
=0.0722kN
（4）QE:
地震作用下剪力设计值（kN）
QE=1.3×QEk
=1.3×0.0722
=0.0939kN
（5）Q:
立柱所受剪力:
采用Qw+0.6QE组合
Q=Qw+0.6×QE
=3.108+0.6×0.0939
=3.164kN
（6）立柱剪应力:
τ:
立柱剪应力:
Ss:
立柱型材截面面积矩:
29.778cm3
Ix:
立柱型材截面惯性矩:
250.00cm4
t:
立柱壁厚:
3.500mm
τ=Q×Ss×100/Ix/t
=3.164×29.778×100/250/3.500
=10.77N/mm2
10.77N/mm2≤48.900N/mm2
立柱抗剪强度可以满足
6.选用横梁型材的截面特性:
选用系列:
120
铝型材强度设计值:
84.200N/mm2
铝型材弹性模量:
E=7×106N/cm2
X轴惯性矩:
Ix=23.189cm4
Y轴惯性矩:
Iy=30.551cm4
X轴抵抗矩:
Wx1=7.498cm3
X轴抵抗矩:
Wx2=10.050cm3
Y轴抵抗矩:
Wy1=8.684cm3
Y轴抵抗矩:
Wy2=10.420cm3
型材截面积:
A=6.973cm2
型材计算校核处壁厚:
t=3.000mm
型材截面面积矩:
Ss=6.718cm3
塑性发展系数:
γ=1.05
7.幕墙横梁的强度计算:
校核依据:
mx/γWx+my/γWy≤ｆa=84.200N/mm2（5.5.2）
（1）横梁在自重作用下的弯矩（kN·m）
H:
幕墙分格高:
1.500m
GAk:
横梁自重:
300N/m2
Gk:
横梁自重荷载线分布均布荷载集度标准值（kN/m）:
Gk=300×H/1000
=300×1.500/1000
=0.450kN/m
G:
横梁自重荷载线分布均布荷载集度设计值（kN/m）
G=1.2×Gk
=1.2×0.450
=0.54kN/m
Mx:
横梁在自重荷载作用下的弯矩（kN·m）
Mx=G×B2/8
=0.54×1.02/8
=0.068kN·m
（2）横梁在风荷载作用下的弯矩（kN·m）
风荷载线分布最大荷载集度标准值（三角形分布）
qwk=WkXB
=1.48X1.0
=1.48kN/m
风荷载线分布最大荷载集度设计值
qw=1.4×qwk
=1.4×1.48
=2.072kN/m
Myw:
横梁在风荷载作用下的弯矩（kN·m）
Myw=qw×B2/12
=2.072×1.02/12
=0.173kN·m
（3）地震作用下横梁弯矩
qEAk:
横梁平面外地震荷载:
βE:
动力放大系数:
3
αmax:
地震影响系数最大值:
0.080
Gk:
幕墙构件自重:
300N/m2
qEAk=3×αmax×300/1000
=3×0.080×300/1000
=0.072kN/m2
qex:
水平地震作用线分布最大荷载集度标准值
B:
幕墙分格宽:
1.0m
水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（三角形分布）
qex=qeakXB
=0.072X1.0
=0.072KN/m
qE:
水平地震作用线分布最大荷载集度设计值
γE:
地震作用分项系数:
1.3
qE=1.3×qEx
=1.3×0.072
=0.0936kN/m
MyE:
地震作用下横梁弯矩:
MyE=qE×B2/12
=0.0936×1.02/12
=0.0078kN·m
（4）横梁强度:
σ:
横梁计算强度（N/mm2）:
采用SG+Sw+0.6SE组合
Wx1:
X轴抵抗矩:
7.498cm3
Wy2:
y轴抵抗矩:
10.420cm3
γ:
塑性发展系数:
1.05
σ=（0.064/5.297+0.0033/7.273+0.6×0.0033/7.273）×103/1.05
=12.198N/mm2
12.198N/mm2≤ｆa=84.200N/mm2
横梁正应力强度可以满足
8.幕墙横梁的抗剪强度计算:
校核依据:
τmax≤[τ]=48.900N/mm2
（1）Qwk:
风荷载作用下横梁剪力标准值（kN）
Wk:
风荷载标准值:
1.48kN/m2
B:
幕墙分格宽:
1.0m
风荷载线分布呈三角形分布时：
Qwk=Wk×B2/4
=1.48×1.02/4
=0.37kN
（2）Qw:
风荷载作用下横梁剪力设计值（kN）
Qw=1.4×Qwk
=1.4×0.37
=0.518kN
（3）QEk:
地震作用下横梁剪力标准值（kN）
地震作用线分布呈三角形分布时：
QEk=qEak×B2/4
=0.072×1.02/4
=0.018kN
（4）QE:
地震作用下横梁剪力设计值（kN）
γE:
地震作用分项系数:
1.3
QE=1.3×QEk
=1.3×0.018
=0.023kN
（5）Q:
横梁所受剪力:
采用Qw+0.6QE组合
Q=Qw+0.6×QE
=0.518+0.6×0.023
=0.532kN
（6）τ:
横梁剪应力
Ss:
横梁型材截面面积矩:
6.718cm3
Iy:
横梁型材截面惯性矩:
30.551cm4
t:
横梁壁厚:
3.000mm
τ=Q×Ss×100/Iy/t
=0.532×6.718×100/30.551/3.000
=3.90N/mm2
3.90N/mm2≤48.900N/mm2
横梁抗剪强度可以满足
9.幕墙横梁的刚度计算
校核依据:
Umax≤[U]=20mm且Umax≤L/180
横梁承受呈三角形分布线荷载作用时的最大荷载集度：
qwk：
风荷载线分布最大荷载集度标准值（KN/m）
qwk=Wk×B
=1.48×1.0
=1.48KN/m
qex:
水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（KN/m）
qex=qeak×B
=0.072×1.0
=0.072KN/m
水平方向由风荷载和地震作用产生的弯曲:
U1=（qwk+0.6×qex）×Wfg4×1000/0.7/Iy/120
=0.176mm
自重作用产生的弯曲:
U2=5×GK×Wfg4×1000/384/0.7/Ix
=0.096mm
综合产生的弯曲为:
U=（U12+U22）0.5
=0.200mm<=20mm
Du=U/Wfg/1000
=0.200/0.75/1000
=0.0003≤1/180
挠度可以满足要求
四、连接件计算:
1.横梁与立柱间连结
（1）横向节点（横梁与角码）
N1:
连接部位受总剪力:
采用Sw+0.6SE组合
N1=（Qw+0.6×QE）×1000
=（0.518+0.6×0.023）×1000
=531.8N
普通螺栓连接的抗剪强度计算值:
130N/mm2
Nv:
剪切面数:
1
D1:
螺栓公称直径:
6.000mm
D0:
螺栓有效直径:
5.060mm
Nvbh:
螺栓受剪承载能力计算:
Nvbh=1×3.14×D02×130/4
=1×3.14×5.0602×130/4
=2612.847N
Num1:
螺栓个数:
Num1=N1/Nvbh
=266/2612.847
=0.1
取2个
Ncb:
连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压能力计算:
t:
幕墙横梁壁厚:
3.000mm
Ncb=D1×t×120×num1
=6.000×3.000×120×2.000
=4320.000N
4320.000N≥266.000N
强度可以满足
（2）竖向节点（角码与立柱）
Gk:
横梁自重线荷载（N/m）:
Gk=300×H
=300×1.500
=450.000N/m
横梁自重线荷载设计值（N/m）
G=1.2×Gk
=1.2×450.000
=540.000N/m
N2:
自重荷载（N）:
N2=G×B/2
=540.000×1.0/2
=270N
N:
连接处组合荷载:
采用SG+Sw+0.6SE
N=（N12+N22）0.5
N=（531.82+2702）0.5
=596.4N
Num2:
螺栓个数:
Num2=N/Nvbh
=0.160
取2个
Ncbj:
连接部位铝角码壁抗承压能力计算:
Lct1:
铝角码壁厚:
4.000mm
Ncbj=D1×Lct1×120×Num2
=6.000×4.000×120×2.000
=5760.000N
5760.000N≥419.2N
强度可以满足
2.立梃与主结构连接
Lct2:
连接处钢角码壁厚:
6.000mm
D2:
连接螺栓直径:
12.000mm
D0:
连接螺栓直径:
10.360mm
采用SG+SW+0.6SE组合
N1wk:
连接处风荷载总值（N）:
N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
=1.308×0.75×2.400×1000
=2354.4N
连接处风荷载设计值（N）:
N1w=1.4×N1wk
=1.4×2354.4
=3296.16N
N1Ek:
连接处地震作用（N）:
N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000
=0.096×0.75×2.4×1000
=172.8N
N1E:
连接处地震作用设计值（N）:
N1E=1.3×N1Ek
=1.3×172.8
=224.64N
N1:
连接处水平总力（N）:
N1=N1w+0.6×N1E
=3296.16+0.6×224.64
=3430.944N
N2:
连接处自重总值设计值（N）:
N2k=400×B×Hsjcg
=400×1.0×2.400
=960N
N2:
连接处自重总值设计值（N）:
N2=1.2×N2k
=1.2×960
=1152N
N:
连接处总合力（N）:
N=（N12+N22）0.5
=（3430.9442+9602）0.5
=3538.06N
Nvb:
螺栓的承载能力:
Nv:
连接处剪切面数:
2
Nvb=2×3.14×D02×130/4
=2×3.14×10.3602×130/4
=21905.971N
Num1:
立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数:
Num1=N/Nvb
=3538.06/21905.971
=0.161个
取2个
Ncbl:
立梃型材壁抗承压能力（N）:
D2:
连接螺栓直径:
12.000mm
Nv:
连接处剪切面数:
4
t:
立梃壁厚:
3.500mm
Ncbl=D2×2×120×t×Num1
=12.000×2×120×3.500×2.000
=20160.000N
20160.000N≥3538.06N
强度可以满足
Ncbg:
钢角码型材壁抗承压能力（N）:
Ncbg=D2×2×267×Lct2×Num1
=12.000×2×267×6.000×2.000
=76896.000N
76896.000N≥3538.06N
强度可以满足
五、幕墙玻璃板块结构胶计算:
本工程选用结构胶类型为:
DC995
1.按风荷载和自重效应,计算结构硅酮密封胶的宽度:
（1）风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算:
Cs1:
风载荷作用下结构胶粘结宽度（mm）
Wk:
风荷载标准值:
1.48kN/m2
a:
矩形分格短边长度:
1.0m
f1:
结构胶的短期强度允许值:
0.14N/mm2
按5.6.3条规定采用
Cs1=Wk×a/2/0.14（5.6.4-1）
=1.48×1.0/2/0.14
=5.29mm取6mm
（2）自重效应胶缝宽度的计算:
Cs2:
自重效应胶缝宽度（mm）
B:
幕墙分格宽:
1.0m
H:
幕墙分格高:
1.500m
t:
玻璃厚度:
6.0mm
f2:
结构胶的长期强度允许值:
0.007N/mm2
按5.6.3条规定采用
Cs2=H×B×t×25.6/（H+B）/2/7（5.6.4-2）
=5.064mm取8mm
（3）结构硅酮密封胶的最大计算宽度:
8mm
2.结构硅酮密封胶粘接厚度的计算:
ts:
结构胶的粘结厚度:
mm
δ:
结构硅酮密封胶的变位承受能力:
12.5%
△Ｔ:
年温差:
62.3℃
Us:
玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量:
mm
铝型材线膨胀系数:
a1=2.35×10-5
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